1.3.1: 2-Aminoessigsäure (Glycin)

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1.3.1 Substitution von Chloressigsäure zu 2-Aminoessigsäure (Glycin) (1) über das
Hexamethylentetrammoniumsalz
N
O
O
4 Cl
+ N N
4 H
OH
3
N
1
N
Rückfluss
O
+ 4 NH 3
+ 6 CH 2
O + 4 NH 4 Cl
C 2
H 3
ClO 2
(94.5)
C 6
H 12
N 4
(140.2)
C 2
H 5
NO 2
(75.1)
Arbeitsmethoden: Umkristallisation
Chemikalien
Chloressigsäure
Hexamethylentetramin
Ammoniak-Lösung
Ethanol
Sdp. 189 °C. Verursacht schwere Verätzungen. Sofort mit viel Wasser abspülen.
(Urotropin) Schmp. 280 °C. Sensibilisierend, Hautkontakt vermeiden!
25proz. Verursacht Verätzungen. Sofort mit viel Wasser abspülen.
Sdp. 78 °C, d = 0.79 g/ml, Dampfdruck bei 20 °C: 59 hPa.
Durchführung
Vor Beginn Betriebsanweisung erstellen.
Im 250-ml-Rundkolben mit Rückflusskühler löst man 0.10 mol (9.45
g) Chloressigsäure und 25 mmol (3.50 g) Hexamethylentetramin 1 in
90 ml Ethanol. Zu dieser Mischung werden noch 15 ml 25proz.
wässrige Ammoniak-Lösung gegeben (Konzentration genau einhalten)
2 und anschließend 2 h unter Rückfluss erhitzt.
Isolierung und Reinigung
Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird der ausgefallene
Feststoff über einen Büchnertrichter abgesaugt, der Reaktionskolben
noch mit 10–20 ml Ethanol nachgewaschen (→ E 1 ). Das Rohprodukt
wird in Wasser gelöst, mit einer Spatelspitze Aktivkohle versetzt 3
und kurz aufgekocht. Nach dem Filtrieren (→ E 2 ) über einen Büchnertrichter
wird das Produkt durch Zugabe von Ethanol ausgefällt (→
E 3 ), über einen Büchnertrichter abgesaugt und im Vakuumexsikkator
über Silicagel bei 16 hPa über Nacht getrocknet. Man bestimme
Schmelzpunkt und Ausbeute des getrockneten Reinprodukts.
Ausbeute an 1: 70–80%, Schmp. 232–235 °C (Zers.).
1 Welche Funktion hat das Hexamethylentetramin?
2 Warum ist die Einhaltung der Konzentration hier wichtig?
3 Weshalb ist hier Vorsicht geboten?
Versuch 1.3.1, Rev. 1.0 1

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Hinweise zur Entsorgung (E)
E 1 : Wässriges, alkoholisches Filtrat mit Verunreinigungen → Entsorgung (H 2 O mit RHal/Halogenid).
E 2 : Verunreinigte Aktivkohle → Entsorgung (Org. Feststoffe).
E 3 : Wässriges, organisches Lösungsmittel → Entsorgung (H 2 O mit RH).
Auswertung des Versuchs
1 H-NMR-Spektrum von 1 (300 MHz, D 2 O): δ = 3.42 (s, CH 2 ).
13 C-NMR-Spektrum (75.5 MHz, D 2 O) von 1: δ = 41.46 (CH 2 ), 142.47 (C).
IR-Spektrum von 1 (KBr):
100
T [%]
50
3175
1612
1510
0
~
4000 3000 2000 1500 1000 ν [cm -1 ]
* Formulieren Sie den zu 1 führenden Reaktionsmechanismus.
Weitere denkbare Reaktionsprodukte:
N
N
N
N
CO 2
N
N
N
CH 2
Cl
N
A B
CO 2
H
* Mit welchen spektroskopischen Daten und einfachen Versuchen lassen sich A und B ausschließen?
* Diskutieren Sie die denkbaren Reaktionsmechanismen.
Literatur, allgemeine Anwendbarkeit der Methode
„Hexamethylenetetramine, A Versatile Reagent in Organic Synthesis“, N. Blazeviv, D. Kolbak, B. Belin, V.
Sunjic, F. Kajfez, Synthesis, 1979, 161–176.
Versuch 1.3.1, Rev. 1.0 2